一種反射鏡彈性中心支撐結構的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及空間光學遙感技術領域，具體涉及一種反射鏡彈性中心支撐結構，它適用于中小口徑反射鏡以及口徑小于800m的大口徑的望遠鏡。
【背景技術】
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[0002]反射鏡作為光學系統中的一個關鍵元件，它的面形精度直接影響著光學系統的成像質量。反射鏡在制造裝配、地面試驗、運載發射以及在軌工作等過程中，會受到重力、溫度變化以及振動等各種復雜環境因素的影響，而這些復雜的環境因素容易使其面形和位置(剛體位移和轉角)發生變化，導致光學系統的成像質量變差。
[0003]反射鏡鏡面的微小變形都會導致光學成像質量變差。由于支撐結構和反射鏡直接接觸，首先要保證反射鏡正確的空間位置，即實現定位功能;然后要能有效的隔離外界變化對反射鏡的影響，比如反射鏡自身重力引起的變形、空間環境存在較大的溫度變化時，各部件間熱膨脹系數不匹配產生的熱應力導致的鏡面面形發生變化等，從而保證光學系統優良的成像質量。
[0004]由于前期的項目研制和地面試驗過程中，某些情況下，需要對反射鏡進行拆卸和重復裝配，支撐結構需要具有較好的重復性，方便拆卸，重復安裝。
【發明內容】
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[0005]本發明目的是設計一種結構緊湊、可靠性極高、重量輕、熱應力小、能夠重復可拆卸的反射鏡彈性中心支撐結構。
[0006]如何設計一個輕小緊湊的中心支撐結構，在可靠性高的同時，增強反射鏡對裝配應力和外界環境的適應性，獲得高精度的面形，且能夠重復可拆卸，是本發明所要解決的技術問題。
[0007]具體發明如附圖1所示。
[0008]1.反射鏡彈性中心支撐結構包括中心芯軸1、螺紋嵌套2、M3螺釘3、螺紋壓圈一4以及螺紋壓圈二 5。螺紋嵌套2膠結固定在中心芯軸I的外圓周沉孔1-1內，所述的M3螺釘3擰入螺紋嵌套2，中心芯軸I固定在安裝背板上，通過擰緊M3螺釘3使中心芯軸I彈性葉片收緊，中心芯軸I的外圓尺寸小于反射鏡內孔，將中心芯軸I放入反射鏡內孔，松開M3螺釘3使中心芯軸I彈性葉片脹開，與反射鏡過盈緊密配合，螺紋壓圈一 4以及螺紋壓圈二 5從中心芯軸I頂部旋入，壓靠在反射鏡臺階面上。
[0009]2.中心芯軸I采用TC4材料制成，為空心軸，外圓周上均勻分布有12個彈性葉片1-2，每個彈性葉片后面都有弧形槽1-3，外圓周上分布有36個外圓周沉孔1-1，呈3X12均勻分布。底部端面通過螺釘固定在安裝背板上，頂部為外螺紋。
[0010]3.螺紋嵌套2采用TC4材料制成，為T形結構，中間為M3螺紋孔。
[0011]4.M3螺釘3為內六角螺釘，采用TC4材料制成。
[0012]5.螺紋壓圈一4以及螺紋壓圈二5為內螺紋，螺紋與中心芯軸I配做。螺紋壓圈4端面均布三個小凸臺，凸臺后面加工有彈性槽。
[0013]6.拆卸時再次擰緊M 3螺釘3使中心芯軸I彈性葉片收緊，中心芯軸I的外圓尺寸小于反射鏡內孔，將中心芯軸從反射鏡內孔取出。
[0014]本發明的優點在于:
[0015]1.本發明通過擰緊和松開M3螺釘來控制中心芯軸的外圓尺寸，實現中心芯軸與反射鏡的緊密配合，操作簡單；
[0016]2.本發明所述的中心芯軸具有雙層彈性葉片，空間環境溫度變化時，能夠消除反射鏡與支撐結構熱不匹配所產生的熱應力，從而保證反射鏡面形的穩定性，光學系統成像質量高；
[0017]3.本發明結構簡單，通過中心芯軸對反射鏡中心定位，裝配過程中，沒有多余的外在因素影響，且能夠多次拆卸，反復安裝，可重復性高；
[0018]4.本發明中所述的中心芯軸外圓與反射鏡內孔之間圓周向多點接觸，均勻受力，避免了單點線接觸所帶來的應力，從而獲得良好的光學面形。
【附圖說明】
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[0019]圖1是本發明中心支撐結構示意圖；
[0020]圖2是本發明中心支撐結構剖視圖；
[0021]圖3是本發明中心芯軸示意圖；
[0022]圖中:1--中心芯軸；
[0023]2一一螺紋嵌套；
[0024]3——M3 螺釘；
[0025]4--螺紋壓圈一；
[0026]5--螺紋壓圈二；
[0027 ]1-1--中心芯軸外圓沉孔；
[0028]1-2--中心芯軸彈性葉片；
[0029]1-3——中心芯軸彈性槽。
【具體實施方式】
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[0030]下面根據圖1給出本發明一個較好實施例，用以說明本發明的結構特征和實施方法，而非用來限定本發明的范圍。
[0031]本實施例中，反射鏡為上海硅酸鹽研究所生產，用于某型號衛星相機主光學系統望遠鏡。有效口徑Φ 600mm，材料為SIC，中心開有直徑Φ 190mm的圓孔，輕量化后重量約19Kg。安裝背板采用高強度的鋁基復合材料制成。
[0032]本實施例中反射鏡彈性中心支撐結構包括:中心芯軸1、螺紋嵌套2、M3螺釘3、螺紋壓圈一4以及螺紋壓圈二5。
[0033]1.中心芯軸1:中心芯軸I由高強度、高剛度的TC4材料制造。中心芯軸I為空心軸，通過機械加工保證尺寸精度和形位公差，中心芯軸I外圓尺寸比反射鏡內孔大0.10mm，圓柱度小于0.01mm。通過電火花加工出彈性槽。外圓周上均布有36個沉孔，用于粘接螺紋嵌套2。中心芯軸I端面通過螺釘連接固定在安裝底板上。中心芯軸I安裝在安裝背板上；
[0034]2.螺紋嵌套2以及M3螺釘3:螺紋嵌套2以及M3螺釘3使用TC4材料制成，螺紋嵌套2通過環氧EC2216粘接在中心芯軸外圓周沉孔內。使用M3螺釘3擰入粘接好的螺紋嵌套2內，通過擰緊和松開M3螺釘3來控制中心芯軸I的外圓尺寸；
[0035]3.螺紋壓圈一4以及螺紋壓圈二5:螺紋壓圈一4以及螺紋壓圈二5為內螺紋，螺紋與中心芯軸I配做。
[0036]4.裝配:裝配前徹底清洗零件，保證無灰塵異物，保證裝配環境潔凈。通過擰緊M3螺釘3使中心芯軸I的彈性葉片收緊，保證中心芯軸I外圓尺寸小于反射鏡內孔尺寸，此時外圓尺寸比反射鏡內孔小約0.06mm，將中心芯軸放入反射鏡內孔。旋即將M3螺釘3拆除，中心芯軸I由于彈性作用，彈性葉片恢復到之前的尺寸，此時中心芯軸I外圓尺寸比反射鏡內孔大約0.08mm，從而實現中心芯軸I外圓與反射鏡內孔的過盈緊密配合，螺紋壓圈一 4從中心芯軸I頂部螺紋旋入，并壓靠在反射鏡中心孔臺階面端面上，螺紋壓圈二 5壓靠在螺紋壓圈一4上，雙螺紋壓圈防松，裝配完成。
[0037]5.拆卸和重復安裝:螺紋壓圈5從中心芯軸I頂部螺紋旋出，通過擰緊M3螺釘3將中心芯軸I的彈性葉片收緊，保證中心芯軸I外徑尺寸小于反射鏡6內孔直徑，從而可以完成中心芯軸的拆卸。
[0038]如上所述，反射鏡彈性中心支撐結構可有效地實現反射鏡的支撐定位，中心芯軸的彈性彈片可以消除反射鏡和支撐結構之間產生的應力，通過擰緊與松開M3螺釘可以有效的控制中心芯軸的外圓尺寸，實現與反射鏡的過盈緊密配合。中心芯軸外圓與反射鏡內孔之間圓周向多點接觸，均勻受力，避免了單點線接觸所帶來的應力，從而獲得良好的光學面形。支撐結構輕小緊湊，操作簡單。可重復性高，可以多次拆卸和反復安裝。
【主權項】
1.一種反射鏡彈性中心支撐結構，包括中心芯軸(I)、螺紋嵌套(2)、M3螺釘(3)、螺紋壓圈一 (4)以及螺紋壓圈二 (5)，其特征在于: 所述的螺紋嵌套(2)膠結固定在中心芯軸(I)的外圓周沉孔(1-1)內，所述的M3螺釘(3)擰入螺紋嵌套(2)，所述的中心芯軸(I)固定在安裝背板上，通過擰緊M3螺釘(3)使中心芯軸(I)彈性葉片收緊，中心芯軸(I)的外圓尺寸小于反射鏡內孔，將中心芯軸(I)放入反射鏡內孔，松開M3螺釘(3)使中心芯軸(I)彈性葉片脹開，與反射鏡過盈緊密配合，所述的螺紋壓圈一 (4)以及螺紋壓圈二 (5)從中心芯軸(I)頂部旋入，壓靠在反射鏡臺階面上。2.如權利要求1所述的一種反射鏡彈性中心支撐結構，其特征在于，所述的中心芯軸(I)采用TC4材料制成，為空心軸，外圓周上均勻分布有12個彈性葉片(1-2)，每個彈性葉片后面都有弧形槽(1-3)，外圓周上分布有36個外圓周沉孔(1-1)，呈3X12均勻分布，底部端面通過螺釘固定在安裝背板上，頂部為外螺紋。3.如權利要求1所述的一種反射鏡彈性中心支撐結構，其特征在于所述的螺紋嵌套(2)采用TC4材料制成，為T形結構，中間為M3螺紋孔。4.如權利要求1所述的一種反射鏡彈性中心支撐結構，其特征在于所述的M3螺釘(3)為內六角螺釘，米用TC4材料制成。5.如權利要求1所述的一種反射鏡彈性中心支撐結構，其特征在于所述的螺紋壓圈一(4)為內螺紋，螺紋與中心芯軸(I)相配，螺紋壓圈一(4)端面均布三個小凸臺，凸臺后面加工有彈性槽。6.如權利要求1所述的一種反射鏡彈性中心支撐結構，其特征在于所述的螺紋壓圈二(5)為內螺紋，螺紋與中心芯軸(I)相配。
【專利摘要】本發明公開了一種反射鏡彈性中心支撐結構，該結構包括中心芯軸、螺紋嵌套、M3螺釘和螺紋壓圈。所述螺紋嵌套膠結固定在中心芯軸的外圓周沉孔內，所述的M3螺釘擰入螺紋嵌套。所述的中心芯軸固定在安裝背板上，通過擰緊M3螺釘使中心芯軸彈性葉片收緊，中心芯軸的外圓尺寸小于反射鏡內孔，將中心芯軸放入反射鏡內孔，松開M3螺釘使中心芯軸彈性葉片脹開，與反射鏡過盈緊密配合。所述的螺紋壓圈一、螺紋壓圈二從中心芯軸頂部旋入，壓靠在反射鏡臺階面上。其優點在于輕小緊湊、熱應力小、多點緊密配合、反射鏡面形小、易于拆卸和重復安裝。該結構可以成功應用于中小口徑望遠鏡以及口徑小于800mm的大口徑望遠鏡。
【IPC分類】G02B7/18
【公開號】CN105511050
【申請號】CN201610020772
【發明人】閆志欣, 陳宗漢, 羅家駿, 沈佳毅
【申請人】中國科學院上海技術物理研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月13日